En yaygın nörolojik bozukluklardan biri olan epilepsi, beyindeki bir grup nöronun hiperaktivitesinden kaynaklanan nöbetlerin spontan olarak tekrarlanması ile karakterizedir. Peki nöronların düzgün çalışması için gerekli olan enerjiyi azaltarak nöronal hiperaktiviteyi azaltabilir ve epilepsiyi tedavi edebilir miyiz? Bu düşünce, Cenevre Üniversitesi (UNIGE) ve École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) bilim insanları tarafından yönetilen bir ekip tarafından test edilmiştir. Araştırmacılar bu yöntemle farelerde nöbetlerin aslında şiddetlendiğini keşfetti. Enerji miktarındaki azalmanın nöronlardaki kalsiyum düzeyini artırarak onları aşırı uyarılabilir hale getirdiğini gözlemlediler. Bu durum farelere lipit açısından zengin ketojenik diyet uygulandığında düzelmiştir.
Vücut ağırlığımızın %2'sini oluşturan beynimiz yediğimiz şekerin %20'sinden fazlasını tüketir. Bu önemli şeker ihtiyacı, elektrik sinyalleri yoluyla sinir mesajlarının iletilmesinden sorumlu milyarlarca nöronun işlevi için gerekli olan enerjiyi sağlar. Şeker yani glikoz hücrenin ‘enerji fabrikası’ olarak kabul edilen mitokondri tarafından enerjiye dönüştürülmektedir.
Hücrenin ‘enerji fabrikasının’ kilit rolü
Fen Fakültesi Moleküler ve Hücresel Biyoloji Bölümü profesörü Jean-Claude Martinou'nun laboratuvarı, mitokondrinin nasıl çalıştığıyla ilgilenmektedir. Grubu, glikoz katabolizmasının bir ürünü olan piruvatın mitokondriye girmesine izin veren evrensel taşıyıcıyı önceden keşfetmiştir. Şimdi mitokondriyal piruvat taşıyıcısının (MPC) nöron aktivitesindeki rolünü ve mitokondride piruvatın taşınmasındaki bir kusur ile başta epilepsi olmak üzere belirli nörolojik hastalıklar arasında bir ilişki olup olmadığını araştırmaktadır.
Epileptik nöbetler serebral kortekste nöronların aşırı uyarılmasından kaynaklanan serebral hiperaktivite göstergesidir. Jean-Claude Martinou ‘MPC baskılanması ve dolayısıyla mitokondri tarafından sağlanan enerji miktarının azaltılmasının nöronlarda epileptik nöbetler sırasında ortaya çıkan aşırı uyarılabilirliği azaltıp azaltmayacağını test etmek bize ilginç geldi’ diye açıklamıştır.
MPC'den yoksun fareler epileptik nöbetlere eğilimlidir
Biyologlar normal farelere ve kortikal nöronları MPC'den yoksun olan farelere epileptik nöbetleri uyaran bir ilaç verdi. Normal farelerde ilacın düşük dozda enjeksiyonu nöbetlere yol açmadı. Ancak başlangıçtaki hipotezin aksine, MPC'den yoksun farelerde düşük doz ilaç uygulanması ardından çok şiddetli, hatta ölümcül nöbetler meydana gelmiştir.
Bu nöronlarda neler olduğunu anlamaya çalışan araştırmacılar MPC'siz nöronların kalsiyum düzeyinin çok yüksek olduğunu buldu. EPFL profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Carmen Sandi ‘Mitokondriye aktarılan piruvat sadece hücre için bir yakıt rolü oynamakla kalmaz, aynı zamanda mitokondrinin kalsiyumu tutmasını sağlar. Epileptik nöbetlerin tetiklenmesinde bu ikinci işlevinin rol oynadığı görülüyor. Mitokondri tarafından tutulamayan kalsiyum nöronlarda serbest kalır ve konsantrasyonu artar, bu da nöronları aşırı uyarılabilir hale getirir’ demiştir.
Ketojenik diyetin sırları
Antik çağdan beri epilepsi hastalarında yağdan zengin ve karbonhidratı düşük ketojenik diyetin nöbetleri önlediği bilinmektedir. Ketojenik diyet veya açlık sırasında üretilen keton cisimleri karaciğerde yağın parçalanmasıyla üretilir. Özellikle açlıkta temel enerji kaynağı olarak beyne gönderilir. Taşıyıcılara ihtiyaç duymadan mitokondriye girer ve enerji için kullanılırlar.
Çalışmanın ilk yazarı araştırmacı Marine Laporte ‘Ketojenik diyetle beslenen veya keton cisimleri verilen MPC eksikliği olan farelerin çok daha hafif nöbet geçirdiğini bulduk. Bu diyetle mitokondri ve nöronlar işlevlerini geri kazanır ve kalsiyum düzeyi normaldir’ demiştir. İsviçre Ulusal Bilim Vakfı ve Kristian Gerhard Jebsen Vakfı tarafından desteklenen bu çalışma, mitokondriyal patolojileri olan hastalarda sıklıkla gözlenen epileptik nöbetleri açıklamaya ve ketojenik diyete göre daha hafif olabilecek keton cisimlerine dayalı bir tedaviyi düşünmeye yardımcı olmaktadır.
Limiting energy in neurons exacerbates epilepsy, Science Daily, March 2022+ Tüm Referansları Göster